《蛋白質(zhì)的折疊》ppt課件-全文預覽
【正文】 突變成了纈氨酸。 基因組序列的發(fā)展使我們得到了大量的蛋白質(zhì)序列，結(jié)構(gòu)信息的獲得對于揭示它們的生物學功能是十分重要的。 許多疾病，如 阿茲海默癥 (Alzheimer39。但重組基因的表達產(chǎn)物往往形成無活性的、不溶解的 包涵體 。蛋白質(zhì)氨基酸序列，特別是編碼蛋白質(zhì)的核苷酸序列的測定現(xiàn)在幾乎已經(jīng)成為常規(guī)技術(shù)，從互補 DNA（ cDNA）序列可以根據(jù)“三聯(lián)密碼”推定氨基酸序列，這些在上一世紀獲得重大突破的分子生物學技術(shù)，大大加速了蛋白質(zhì)一級結(jié)構(gòu)的測定。這里最根本的科學問題就是多肽鏈的一級結(jié)構(gòu)到底如何決定它的空間結(jié)構(gòu)？既然前者決定后者，一級結(jié)構(gòu)和空間結(jié)構(gòu)之間肯定存在某種確定的關(guān)系，這是否也像核苷酸通過“三聯(lián)密碼”決定氨基酸順序那樣有一套密碼呢？有人把這種設(shè)想的一級結(jié)構(gòu)決定空間結(jié)構(gòu)的密碼叫作“第二遺傳密碼”。其中stress 60 family存在于真核生物的線粒體、葉綠體中。據(jù)此Laskey 稱它為“分子伴侶”。所謂“晶核”實際上是由一些特殊的氨基酸殘基形成的類似于天然態(tài)相互作用的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，這些殘基間不是以非特異的疏水作用維系的，而是由特異的相互作用使這些殘基形成了緊密堆積。進一步的碰撞形成具有疏水核心和二級結(jié)構(gòu)的類熔球態(tài)中間體的球狀結(jié)構(gòu)。 ? 疏水塌縮模型（ Hydrophobic Collapse Model） 在疏水塌縮模型中，疏水作用力被認為是在蛋白質(zhì)折疊過程中起決定性作用的力的因素。透析去除脲，在氧的存在下，二硫鍵重新形成，酶分子完全復性，二硫鍵中成對的巰基都與天然一樣，復性分子可以結(jié)晶且具有與天然酶晶體相同的 X射線衍射花樣，從而證實，酶分子在復性過程中 ,不僅能自發(fā)地重新折疊 ,而且只選擇了 105種二硫鍵可能配對方式中的一種。 ? 在這方面作出重要貢獻的典型研究實例是美國 Anfinsen小組關(guān)于牛胰 RNase的變性和復性的研究。這表明蛋白質(zhì)的折疊不僅僅是一個 熱力學 的過程，顯然也受到 動力學 的控制。Anfinsen的“自組裝熱力學假說”得到了許多體外實驗的證明，的確有許多蛋白在體外可進行可逆的變性和復性，尤其是一些小分子量的蛋白，但是并非所有的蛋白都如此。一種構(gòu)象內(nèi)的結(jié)構(gòu)漲落是構(gòu)象轉(zhuǎn)變所必需的前奏，因此需要把光譜學，波譜學和 X 射線結(jié)構(gòu)分析結(jié)合起來研究結(jié)構(gòu)漲落的平衡，構(gòu)象改變和改變過程中形成的多種中間態(tài) .又如，為了了解蛋白質(zhì)是如何折疊的，就必須知道折疊時幾個基本過程的時間尺度和機制，包括二級結(jié)構(gòu)（螺旋和折疊）的形成，卷曲，長程相互作用以及未折疊肽段的全面崩潰。第十三屆國際生物物理大會上， Nobel獎獲得者 Ernst在報告中強調(diào)指出， NMR用于研究蛋白質(zhì)的一個主要優(yōu)點在于它能極為詳細的研究蛋白質(zhì)分子的動力學，即動態(tài)的結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)的運動與蛋白質(zhì)分子功能的關(guān)系。 ? 蛋白質(zhì)折疊問題被列為“ 21世紀的生物物理學”的重要課題，它是分子生物學中心法則尚未解決的一個重大生物學問題。 與可溶性蛋白一樣，整合的膜蛋白也具有不同程度的內(nèi)部柔性。 蛋白質(zhì)表面的側(cè)鏈常能象小分子和去折疊的蛋白質(zhì)一樣的運動，而蛋白質(zhì)內(nèi)部緊密堆積的原子需要相鄰原子的相互協(xié)調(diào)才能運動。 具有二硫鍵或其它交聯(lián)作用的去折疊的蛋白伸展性較差。隨后蛋白質(zhì)在一個很小的環(huán)境條件下，就可以發(fā)生完全的去折疊。變性作用并不涉及共價鍵的破裂，一級結(jié)構(gòu)保持完好。其實質(zhì)就是蛋白質(zhì)分子的次級鍵被破壞，引起天然構(gòu)象的解體。在開始階段構(gòu)象變化很小，可能只是柔性的增強及局部的構(gòu)象改變，但蛋白質(zhì)的平均結(jié)構(gòu)并不改變。 蛋白質(zhì)去折疊態(tài)的性質(zhì) 在強變性劑存在下或在極端的 pH環(huán)境中，許多去折疊的蛋白質(zhì)會轉(zhuǎn)變?yōu)闊o軌卷曲的多肽鏈，具有其流體力學、物理學及熱力學特性。 在一定的條件下，許多蛋白質(zhì)處于既不是完全地折疊狀態(tài)，也不是完全地去折疊狀態(tài)，它們的這種狀態(tài)被稱為熔球中間態(tài) (molten globule state), 熔球中間態(tài)的最普遍特征為： （ 1）多肽鏈的尺寸比無規(guī)卷曲小得多，略大于完全折疊態(tài)； （ 2）由遠紫外 CD測得的二級結(jié)構(gòu)的平均組成同折疊態(tài)相似； （ 3）由近紫外 CD與 NMR可測得其側(cè)鏈處于均一的環(huán)境中，與之相反的是，完全折疊態(tài)內(nèi)部側(cè)鏈處于不同的、非對稱的環(huán)境中； （ 4）許多酰胺基團與溶劑交換氫原子的速度比折疊態(tài)要快，比去折疊態(tài)要慢； （ 5）熔球中間態(tài)的焓十分接近于完全去折疊態(tài)，與折疊態(tài)差別大； （ 6）熔球中間態(tài)同完全去折疊態(tài)之間的互變是迅速而非協(xié)同的，它同完全折疊態(tài)之間的互變是緩慢而協(xié)同的。 正常條件下一個已經(jīng)折疊好的蛋白質(zhì)的構(gòu)象變化受到很大的限制。蛋白質(zhì)可憑借相互作用在細胞環(huán)境(特定的酸堿度、溫度等 )下自己組裝自己，這種自我組裝的過程被稱為蛋白質(zhì)折疊。這其中， X射線晶體衍射和各種波譜技術(shù)以及電子顯微鏡技術(shù)等發(fā)揮了極其重要的作用。例如，運輸小分子的酶和蛋白質(zhì)通常存在著兩種構(gòu)象，結(jié)合配體的和未結(jié)合配體的。 ? 自從 20世紀 60年代， Anfinsen基于還原變性的牛胰 RNase在不需其他任何物質(zhì)幫助下，僅通過去除變性劑和還原劑就使其恢復天然結(jié)構(gòu)的實驗結(jié)果，提出了“多肽鏈的氨基酸序列包含了形成其熱力學上穩(wěn)定的天然構(gòu)象所必需的全部信
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